Программа СКИФ Союзного государства Перспективы развития суперкомпьютерных технологий

Программа «СКИФ» Союзного государства Перспективы развития суперкомпьютерных технологий «СКИФ» Абрамов С. М. (ИПС РАН, Переславль-Залесский) Доклад доклад на конференции «Интеллектуальные системы и компьютерные науки» , вторник, 24 октября, на 15 -00, регламент — 40 минут, МГУ им. М. В. Ломоносова, ГЗ, 14 этаж, аудитория 1408

Программа «СКИФ» Союзного государства Суперкомпьютерная Программа «СКИФ» Союзного государства q Разработка и освоение в серийном производстве семейства моделей высокопроизводительных вычислительных систем с параллельной архитектурой (суперкомпьютеров) и создание прикладных программно-аппаратных комплексов на их основе

Программа «СКИФ» Союзного государства Программа «СКИФ» Структура исполнения Постоянный комитет Союзного государства Национальная Федеральное академия наук агентство по Беларуси науке и инновациям ОИПИ НАН Беларуси Исполнители от РБ ИПС РАН Исполнители от РФ

Программа «СКИФ» Союзного государства Комплексный подход Единая концепция создания изделий семейства «СКИФ» и широкий спектр моделей семейства, возможность подбора конфигурации, оптимальной для заданного применения. q Комплекс мероприятий: q µ µ µ разработка аппаратных средств; разработка системного программного обеспечения; разработка инструментальных средств и законченных (пилотных) прикладных систем; подготовка и переподготовка кадров; единое информационное пространство Программы.

Программа «СКИФ» Союзного государства Опытные образцы и установки семейства «СКИФ»

Программа «СКИФ» Союзного государства Linpack-производительность образцов 2032 472 57 26 11 185 раз

Программа «СКИФ» Союзного государства Темпы развития отрасли (Linpack)

Программа «СКИФ» Союзного государства «СКИФ K-500» (октябрь 2003, Минск) Разработчики • ОИПИ НАН Беларуси • УП «НИИ ЭВМ» • Компания «Т-Платформы» • ИПС РАН Проект выполнен за 4 месяца

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства «СКИФ К-1000» q Разработчики µ µ q ОИПИ НАН Беларуси НИИ ЭВМ ИПС РАН Т-платформы Этапы разработки µ µ Исследования вариантов, разработка концепции: декабрь 2003 — март 2004 Подготовка ТТ: апрель 2004 Подготовка тендерной документации, тендер: май 2004 Исполнение: 15 июля — 1 октября 2004, 2½ мес.

Программа «СКИФ» Союзного государства «СКИФ К-1000» q Пиковая производительность 2, 5 триллиона оп. /сек q Linpackпроизводительность 2, 0 триллиона оп. /сек q КПД = 80, 1 % q Весь проект выпуска «СКИФ К-1000» : всего лишь $ 1 800 000 (в разы меньше, чем у конкурентов) q В тендере мы обошли предложения от именитых конкурентов: IBM, HP, Fujitsu-Simens

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства «СКИФ К-1000» q 98 место в мире (рейтинг Top 500) q Сегодня в «первой сотне» разработки только из четырех стран: Союзного государства, США, Японии и Китая q Ноябрь 2004: 1 место в мире по рейтингу Top. Crunch (столкновение 3 автомобилей) q Ноябрь 2004: 1 место на всей территории ex. СССР (национальный рейтинг Top 50)

Программа «СКИФ» Союзного государства «СКИФ» в Top 50 семь компьютеров «СКИФ» включены 7 декабря 2004 года в список пятидесяти самых мощных суперкомпьютеров СНГ (Тор50, http: //www. supercomputers. ru) под номерами 1, 6, 8, 20, 22, 34 q установки семейства «СКИФ» занимают 14% мест в списке q их суммарная пиковая производительность составляет 25% от суммы пиковых производительностей всех систем из Top 50 q их суммарная Linpack-производительность составляет 33% от суммы Linpackпроизводительностей всех систем из Top 50 q

Программа «СКИФ» Союзного государства Спецвычислители (ускорители) в установках семейства «СКИФ»

Программа «СКИФ» Союзного государства Образец гибридной установки «СКИФ» (осень 2004)

Программа «СКИФ» Союзного государства «ТКС» , НИЦЭВТ (ЕС 1710. 03) модульнонаращиваемая многопроцессорная система (МНМС)

Программа «СКИФ» Союзного государства Программное обеспечение для семейства «СКИФ»

Программа «СКИФ» Союзного государства Комплект ПО КУ, литера «О 1» ядро ОС Linux-SKIF q PVFS-SKIF — параллельная файловая система q Open. PBS-SKIF — система очередей q FLAME-SKIF — система мониторинга и управления (reset, power on/off) установками семейства «СКИФ» q

Программа «СКИФ» Союзного государства Комплект ПО КУ, литера «О 1» q Open. TS — Т-система с открытой архитектурой µ компилятор TG++ для языка T++ µ транслятор TF 2 TC (T-Fortran T++) q TDB — распределенный интерактивный отладчик MPIпрограмм, с поддержкой отладки Т-программ (замена Total. View)

Программа «СКИФ» Союзного государства Комплект ПО КУ, литера «О 1» q q 6 прикладных программных систем в среде Open. TS 12 адаптированных свободных пакетов, библиотек и приложений 14 приложений собственной разработки (из них 3 в области ИИ) Совместимость платформы с коммерческими инженерными пакетами (более 6 отраслей реальных применений)

Программа «СКИФ» Союзного государства Прикладные системы и задачи

Программа «СКИФ» Союзного государства Multi. Gen @Open. TS (Чел. ГУ и Ко) учет конформационного многообразия Мультиконформационная модель агониста 5 -HT 1 A рецептора (противовоспалительные средства) Примеры наиболее и наименее активных конформеров одной молекулы p. IC 50 = - 3. 24 p = 0. 482 p. IC 50 = 8. 00 p = 0. 482 Качество прогноза биологической активности с рассмотрением всех возможных конформеров существенно превосходит результаты существующих работ, например (Guccione S. et al//J. Comput-Aided Mol. Design. -2000. -14. -p. 647 -657.

Программа «СКИФ» Союзного государства НИИ мех. МГУ, @Open. TS: аэромеханика плохообтекаемых тел

Программа «СКИФ» Союзного государства НИИ мех. МГУ, @Open. TS: аэромеханика плохообтекаемых тел

Программа «СКИФ» Союзного государства 1. Формирование фокусированных РЛ-изображений из голограмм РЛС космического базирования «Алмаз»

Программа «СКИФ» Союзного государства 2. Моделирование широкополосных пространственновременных радиолокационных сигналов q Возможность формирования в результате моделирования голограммы и последующая ее обработка с целью получения радиолокационного изображения q Возможность сохранения синтезированной голограммы и синтезированного изображения q Отображение статистики в нижней части окна q Вывод оператору всевозможных сообщений об ошибках

Программа «СКИФ» Союзного государства 3. Обработка цветных и полутоновых видеоданных космических систем дистанционного зондирования Исходное полутоновое изображение Основные виды поточечной обработки изображений Расширение динамического диапазона Псевдоцветовое кодирование Эквализация гистограмм Декорреляция спектральных каналов

Программа «СКИФ» Союзного государства Кардиологический комплекс

Программа «СКИФ» Союзного государства ИТМО им. А. В. Лыкова НАН Беларуси: динамика лазерного факела у поверхности твердотельной мишени в воздухе

Программа «СКИФ» Союзного государства ИЦИИ ИПС РАН: прикладные системы ИИ АКТИС: классификации текстов по заданным в процессе обучения классам (глубокий анализ текста, высокая релевантность) q INEX: извлечение знаний из неструктурированных текстов на ЕЯ (заполнение заданной рел. БД) q MIRACLE, @Open. TS: инструментальная система для проектирования интеллектуальных систем q

Программа «СКИФ» Союзного государства БГУ, геомеханические задачи. Моделирование устойчивости подземных сооружений

Программа «СКИФ» Союзного государства ОИПИ НАН Беларуси и НИП «Геоинформационные системы» : Прогноз ветрового переноса загрязнений при лесном пожаре Идентификация тепловых аномалий на снимках ДЗЗ

Программа «СКИФ» Союзного государства ОИПИ НАН Беларуси: Система идентификации личности по голосу АРМ обучения системы Реализация предлагаемой технологии в МВД Беларуси

Программа «СКИФ» Союзного государства ВА Беларуси: Программа оптимизации назначения частот в группе РЭС 20 18 16 14 t (sec) 12 10 8 6 4 2 Время выполнения шага генетического алгоритма 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 n

Программа «СКИФ» Союзного государства ИВВи. ИС: Система расчета химических реакторов q q q редактор химических формул редактор геометрии реактора редактор сеток блок расчета визуализация X-Window и Webинтерфейсы к системе

Программа «СКИФ» Союзного государства ИПС РАН, Росгидромет: Модель проф. В. М. Лосева

Программа «СКИФ» Союзного государства Совместимость платформы «СКИФ» с коммерческими инженерными пакетами. Отрасли применений

Программа «СКИФ» Союзного государства Моделирование остовов перспективных универсальных тракторов “Беларусь”

Программа «СКИФ» Союзного государства Расчет несущих конструкций карьерных самосвалов Бел. АЗ и шахтных крепей Распределение эквивалентных напряжений (Von Mises Stress) конструкции рамы

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства Моделирование столкновения 3 машин

Программа «СКИФ» Союзного государства Made at Ce. BIT 2004 Hannover Germany

Программа «СКИФ» Союзного государства Широкий доступ к суперкомпьютерам «СКИФ» Создан Республиканский суперкомпьютерный центр коллективного пользования (ОИПИ НАН Беларуси, СКИФ К-500, СКИФ К-1000) q Установки СКИФ широко используются в научных и инженерных расчетах в интересах учреждений и организаций России и Беларуси q Участие RDMS CMS — GRID-проект для проведения вычислений в физике высоких энергий q

Программа «СКИФ» Союзного государства Республиканский суперкомпьютерный центр коллективного пользования

Программа «СКИФ» Союзного государства Использование в реальной экономике (выборка) расчет турбокомпрессоров для наддува дизельных двигателей (Борисовский завод агрегатов Минпром РБ) q расчет и моделирование остовов перспективных универсальных тракторов «Беларусь» q разработка сквозной технологии автоматизированного проектирования, динамического анализа и оптимизации конструкций карданных валов АО «Белкард» q расчет несущих конструкций карьерных самосвалов Бел. АЗ и шахтных крепей q

Программа «СКИФ» Союзного государства Использование в реальной экономике (выборка) моделирование столкновений транспортных средств с неподвижными препятствиями (автомобильная и тракторостроительная промышленность) q моделирование процессов лазерного спекания порошковых материалов (для медицинских изделий) q отработка технологий решения задач перебора большой размерности (КГБ Республики Беларусь) q проведена клиническая апробация аппаратнопрограммного кардиологического комплекса (ОИПИ q НАН Беларуси, РНПЦ «Кардиология» , УП «НИИЭВМ» ) q модели регионального прогноза погоды на 48 часов (Гидромет Беларуси)

Программа «СКИФ» Союзного государства Перспективы развития направления работ программы «СКИФ»

Программа «СКИФ» Союзного государства Перспективы развития линии «СКИФ» Внедрение изделий семейства «СКИФ» q Развитие изделий семейства «СКИФ» q Системообразующее научное направление «СКИФ» — использование результатов и взаимодополнение в других Союзных программах q µ µ µ «Космос-БР» (2004– 2007) «Триада» (2005– 2008) «СКИФ-ГРИД» (2005– 2008)

Программа «СКИФ» Союзного государства Суперкомпьютерная программа Союзного государства «СКИФ-ГРИД» (2007— 2010)

Программа «СКИФ» Союзного государства Суперкомпьютерная программа «СКИФ-ГРИД» Разработка и использование программноаппаратных средств ГРИД-технологий и перспективных высокопроизводительных (суперкомпьютерных) вычислительных систем семейства «СКИФ» q Та же структура управления (НАН Беларуси, Роснаука, ОИПИ НАН Беларуси, ИПС РАН, соисполнители) q Соисполнители набираются по конкурсу q 33% — собственные средства q

Программа «СКИФ» Союзного государства Поядок формирования q Стадия № 1 «А не написать ли нам Программу «СКИФ-ГРИД» ? » µ µ q Согласование с 6 министерствами; письма одобрения от 5 министерств. . . Три постановления Правительств (трех Советов Министров): Написать Программу «СКИФГРИД» ! Стадия № 2 «Программа написана. А не утвердить ли нам ее? » µ µ Согласование с 8 министерствами (сейчас 5 из 8) Три постановления Правительств (трех Советов Министров): Утвердить Программу «СКИФГРИД» !

Программа «СКИФ» Союзного государства Коллективный разум Более сотни предложений предприятий и организаций России и Беларуси q Цель программы: развитие и поддержка оригинальных отечественных технологий высокопроизводительных вычислений q µ µ Оригинальные средства для создания сервисориентированных ГРИД-систем n SKIF@Home Суперкомпьютеры семейства «СКИФ» и их ПО (ряд 3 и ряд 4) Экспериментальная ГРИД-платформа Пилотные проекты

Программа «СКИФ» Союзного государства Основные направления «СКИФ-ГРИД» 1. GRID: развитие, исследование и внедрение средств высокопроизводительных вычислений на основе GRIDтехнологий q 2. СКИФ Ряд 3 и 4: создание суперкомпьютеров «СКИФ» нового поколения q 3. поддержка гетерогенных, территориально-распределённых вычислительных комплексов вычислительные узлы и их соединение, управление системой, спецвычислители и гибридные узлы, программное обеспечение Создание средств защиты информации в создаваемых вычислительных комплексах q 4. аппаратные и программные средства q пилотные прикладные системы, решение актуальных задач на суперкомпьютерах, усилия по подготовке и переподготовке кадров в области суперкомпьютерных и GRID-технологий Пилотные системы: НИР по перспективным областям применения создаваемых вычислительных установок

Программа «СКИФ» Союзного государства ГРИД-технологии: SO GRIDs Цель: предоставление доступа к суперкомпьютерным ресурсам посредством грид -интерфейсов, создание сервисориентированной среды для научных вычислений q Суперкомпьютеры «СКИФ» как базовая платформа q Сервис–ориентированная ГРИД-среда на основе отраслевых стандартов (WS-I, WSRF), а также стандартов для обмена данными, интеграции разнородных источников данных. q

Программа «СКИФ» Союзного государства ГРИД-технологии: SO GRIDs Простые, дружественные пользователю, средства программирования приложений, средства создания сервисов, средства оркестрации сервисов, средства (возможно, декларативные) добычи данных q Использование виртуальных машин для упрощения конфигурирования, настроек и изоляции приложений друг от друга; динамическое выделение ресурсов, поддержка грид-вычислений q

Программа «СКИФ» Союзного государства ГРИД-технологии: SKIF@Home q Цель — разгрузить суперкомпьютерные установки от задач, которые могут быть решены при помощи систем типа SETI@Home µ µ µ Создание сети SKIF@Home — проведение высокопроизводительных расчётов с использованием компьютеров добровольцев (организаций и частных лиц) Обмен процессорного времени персональных компьютеров на процессорное время на суперкомпьютере Дружественные пользователю средства поддержки высокопроизводительных вычислений в распределённой вычислительной среде

Программа «СКИФ» Союзного государства Суперкомпьютеры «СКИФ» : HW q 2007— 2008: акцент на кластерные вычисления Цель: обеспечение платформы для прикладных систем и грид-инфраструктуры µ µ q Огромный кластер на многоядерных процессорах Накопление отечественных технологий для кластеров (inteconnect, конструктивы и т. п. ) 2009— 2010: Создание платформы на низкопотребляющих процессорах и/или So. C Цель: обеспечение технологической независимости, задела для дальнейшего развития µ Накопление технологий, масштабируемых до петафлопного уровня производительности.

Программа «СКИФ» Союзного государства Суперкомпьютеры «СКИФ» : ПО q Цель: упрощение создания прикладного ПО, в том числе для нестандартных аппаратных решений µ Набор базового программного обеспечения (ОС, управление, мониторинг, средства виртуализации) µ Технологии распараллеливания вычислений — языки, библиотеки µ Средства повышения масштабируемости прикладных программ

Программа «СКИФ» Союзного государства Суперкомпьютеры «СКИФ» : «СКИФ-Полигон» Разработка, создание, сопровождение полигона для суперкомпьютерных и ГРИД -приложений на базе решений семейства «СКИФ» q Цель: создать платформу для пилотных проектов q

Программа «СКИФ» Союзного государства Средства защиты информации Обеспечение безопасности установок и «СКИФ-полигона» (РФ) q Аппаратные и программные средства защиты информации разных уровней (РБ) q

Программа «СКИФ» Союзного государства Пилотные проекты Цель: Проверить и продемонстрировать эффективность средств, создаваемых по другим трем направлениям. Обеспечить для них «обратную связь, замечания от практиков» q Высокопроизводительные вычисления в научных приложениях q µ µ q q Новые материалы, биоинформатика, геоинформатика Пример — моделирование канала «Спутник-станция управления» Проектирование новых инженерных систем с использованием ГРИД-технологий Моделирование и прогнозирование свойств окружающей среды µ q Пример: выявление новых закономерностей на основе накопленных данных и моделей, без дополнительных измерений (в т. ч. прогнозирование последствий ЧС) Список проектов будет меняться по ходу программы

Программа «СКИФ» Союзного государства Благодарю за внимание! Готов ответить на ваши вопросы. . .

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства

Программа «СКИФ» Союзного государства